(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線チャネルのデータサブチャネルのチャネル係数（１２２、ｈｎ，ｍ［ｌ，ｋ］）を推定する装置（１００）であって、前記無線チャネルは基準サブチャネルと前記データサブチャネルとを含み、前記基準サブチャネルを通じて基準シンボル（１０２）が受信され、該装置は、
前記受信した基準シンボル（１０２）に基づいて基準サブチャネル信頼性係数（１１２、
【数１】
0005514873.tif 000058
）を求めるように構成された信頼性決定器（１１０）であって、前記基準サブチャネル信頼性係数（１１２、
【数２】
0005514873.tif 000059
）は、前記受信した基準シンボル（１０２）の正しい検出の信頼性を示す、信頼性決定器と、
前記データサブチャネルのチャネル係数（１２２、ｈｎ，ｍ［ｌ，ｋ］）を推定するように構成され、前記基準サブチャネル信頼性係数（１１２、
【数３】
0005514873.tif 000060
）及び検出誤り係数（１１４、
【数４】
0005514873.tif 000061
）に基づいて、前記チャネル係数（１２２、ｈｎ，ｍ［ｌ，ｋ］）のチャネル係数信頼性指示子（１２４、
【数５】
0005514873.tif 000062
）を求めるように構成されたチャネル係数推定器（１２０）であって、前記チャネル係数
信頼性指示子（１２４、
【数６】
0005514873.tif 000063
）は、前記推定されたチャネル係数（１２２、ｈｎ，ｍ［ｌ，ｋ］）の信頼性を示し、前記検出誤り係数（１１４、
【数７】
0005514873.tif 000064
）は、前記データサブチャネルを通じて受信されたデータシンボルの誤検出の確率を示し、前記検出誤り係数（１１４、
【数８】
0005514873.tif 000065
）を考慮することは、前記チャネル係数信頼性指示子（１２４、
【数９】
0005514873.tif 000066
）によって示される前記推定されたチャネル係数（１２２、ｈｎ，ｍ［ｌ，ｋ］）の前記信頼性に対し、減少していく影響を有する、チャネル係数推定器と、
を備える、無線チャネルのデータサブチャネルのチャネル係数を推定する装置。
【請求項２】
前記検出誤り係数（１１４、
【数１０】
0005514873.tif 000067
）は、基準シンボル密度、前記受信したシンボル（１０２）の変調方式、又は前記無線チャネルを通じてシンボルを送信するノードの送信アンテナ数に依拠し、前記検出誤り係数（１１４、
【数１１】
0005514873.tif 000068
）は、前記無線チャネルの前記サブチャネルの少なくとも５０％について等しい、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記検出誤り係数（１１４、
【数１２】
0005514873.tif 000069
）は、前記無線チャネル又は該無線チャネルのサブチャネルの雑音分散に基づく、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記検出誤り係数（１１４、
【数１３】
0005514873.tif 000070
）は一定であり、前記無線チャネルの前記サブチャネルの少なくとも５０％について等しい、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記検出誤り係数（１１４、
【数１４】
0005514873.tif 000071
）は、前記基準サブチャネルを通じて受信された前記基準シンボル（１０２）の前記正しい検出の信頼性から独立している、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記基準サブチャネル信頼性係数（１１２、
【数１５】
0005514873.tif 000072
）は、前記基準サブチャネルのチャネル係数の分散を表し、前記検出誤り係数（１１４、
【数１６】
0005514873.tif 000073
）は、前記誤検出の確率に起因した前記データサブチャネルの付加的な分散を表し、前記
チャネル係数信頼性指示子（１２４、
【数１７】
0005514873.tif 000074
）は、前記推定されたチャネル係数（１２２、ｈｎ，ｍ［ｌ，ｋ］）の分散を表す、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記チャネル係数推定器（１２０）は、前記基準サブチャネル信頼性係数（１１２、
【数１８】
0005514873.tif 000075
）と、前記検出誤り係数（１１４、
【数１９】
0005514873.tif 000076
）との和に基づいて前記チャネル係数信頼性指示子（１２４、
【数２０】
0005514873.tif 000077
）を求めるように構成される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記チャネル係数推定器（１２０）は、前記チャネル係数（１２２、ｈｎ，ｍ［ｌ，ｋ］）を推定し、前記基準サブチャネル信頼性係数（１１２、
【数２１】
0005514873.tif 000078
）と、前記検出誤り係数（１１４、
【数２２】
0005514873.tif 000079
）と、エッジ効果係数とに基づいて、前記チャネル係数信頼性指示子（１２４、
【数２３】
0005514873.tif 000080
）を求めるように構成され、前記エッジ効果係数は、複数のサブチャネルを含む前記無線チャネルを通じて受信されるデータバーストに用いられる該複数のサブチャネル内の前記データサブチャネルの位置に対する、前記チャネル係数（１２２、ｈｎ，ｍ［ｌ，ｋ］）の前記推定の前記信頼性の依存度を示す、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記エッジ効果係数は、前記複数のサブチャネルの第１のデータサブチャネルの第１の値と、前記複数のサブチャネルの第２のデータサブチャネルの第２の値とを含み、前記第１のデータサブチャネルの位置は、前記第２のデータサブチャネルよりも前記複数のサブチャネルのエッジまでの距離が大きく、前記エッジ効果係数は、前記第２のデータサブチャネルのチャネル係数信頼性指示子（１２４、
【数２４】
0005514873.tif 000081
）によって示される信頼性に対し、前記第１のデータサブチャネルのチャネル係数信頼性指示子（１２４、
【数２５】
0005514873.tif 000082
）によって示される信頼性に対するよりも大きな、減少していく影響を有するか、又は前記第１のデータサブチャネルのチャネル係数信頼性指示子（１２４、
【数２６】
0005514873.tif 000083
）によって示される信頼性に対し、前記第２のデータサブチャネルのチャネル係数信頼性指示子（１２４、
【数２７】
0005514873.tif 000084
）によって示される信頼性に対するよりも大きな、減少していく影響を有する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記無線チャネルは、第１の複数のサブチャネルと第２の複数のサブチャネルとを含み、前記第１の複数のサブチャネル及び前記第２の複数のサブチャネルは共通のサブチャネルを含まず、前記データサブチャネルは第１のデータサブチャネルに対応し、前記第１の複数のサブチャネルは前記基準サブチャネルと前記第１のデータサブチャネルとを含み、前記第２の複数のサブチャネルは第２のデータサブチャネルを含み、前記第１の複数のサブチャネルの前記データサブチャネルは、無線領域内の前記基準サブチャネルに対し、同じ無線領域内の前記第２の複数のサブチャネルの前記データサブチャネルよりも強い相関を有し、前記チャネル係数推定器（１２０）は、前記第２のデータサブチャネルのチャネル係数（１２２、ｈｎ，ｍ［ｌ，ｋ］）を推定するように構成され、前記基準サブチャネル信頼性係数（１１２、
【数２８】
0005514873.tif 000085
）に基づくが、前記第１のデータサブチャネルの前記チャネル係数（１２２、ｈｎ，ｍ［ｌ，ｋ］）の前記チャネル係数信頼性指示子（１２４、
【数２９】
0005514873.tif 000086
）から独立して、前記第２のデータサブチャネルの前記チャネル係数（１２２、ｈｎ，ｍ［ｌ，ｋ］）のチャネル係数信頼性指示子（１２４、
【数３０】
0005514873.tif 000087
）を求めるように構成される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置を有する復号器（２００）であって、前記推定されたチャネル係数（１２２、ｈｎ，ｍ［ｌ，ｋ］）及び前記チャネル係数信頼性指示子（１２４、
【数３１】
0005514873.tif 000088
）に基づいて、前記データサブチャネルを通じて受信されたデータシンボルを復号するように構成されたチャネル復号器（２３０）を更に備える、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置を有する復号器。
【請求項１２】
前記チャネル復号器（２３０）は、前記チャネル係数（１２２、ｈｎ，ｍ［ｌ，ｋ］）の推定の後続の反復のために、前記データシンボルの前記復号に基づいて検出誤り係数（１１４、
【数３２】
0005514873.tif 000089
）を求めるように構成される、請求項１１に記載の復号器。
【請求項１３】
前記チャネル係数推定器（１２０）及び前記チャネル復号器（２３０）は、前記チャネル係数（１２２、ｈｎ，ｍ［ｌ，ｋ］）を反復的に推定し、前記データシンボルを復号するように構成され、反復中、前記チャネル係数推定器（１２０）は、前記チャネル係数（１２２、ｈｎ，ｍ［ｌ，ｋ］）を推定し、前記基準サブチャネル信頼性係数（１１２、
【数３３】
0005514873.tif 000090
）と、前の反復中に前記チャネル復号器（２３０）によって求められた検出誤り係数（１１４、
【数３４】
0005514873.tif 000091
）とに基づいて前記チャネル係数信頼性指示子（１２４、
【数３５】
0005514873.tif 000092
）を求めるように構成され、前記チャネル復号器（２３０）は、同じ反復の前記チャネル係数（１２２、ｈｎ，ｍ［ｌ，ｋ］）と前記チャネル係数信頼性指示子（１２４、
【数３６】
0005514873.tif 000093
）とに基づいて前記反復中に前記データシンボルを復号し、前記チャネル係数推定器（１２０）による前記チャネル係数（１２２、ｈｎ，ｍ［ｌ，ｋ］）の推定の後続の反復のために、前記データシンボルの前記復号に基づいて検出誤り係数（１１４、
【数３７】
0005514873.tif 000094
）を求めるように構成される、請求項１２に記載の復号器。
【請求項１４】
無線チャネルのデータサブチャネルのチャネル係数（ｈｎ，ｍ［ｌ，ｋ］）を推定する方法（１３００）であって、無線チャネルは基準サブチャネルと前記データサブチャネルとを含み、前記基準サブチャネルを通じて基準シンボルが受信され、該方法は、
前記受信した基準シンボルに基づいて基準サブチャネル信頼性係数（
【数３８】
0005514873.tif 000095
）を求めるステップ（１３１０）であって、前記基準サブチャネル信頼性係数（
【数３９】
0005514873.tif 000096
）は、前記受信した基準シンボルの正しい検出の信頼性を示す、ステップと、
前記データサブチャネルのチャネル係数（ｈｎ，ｍ［ｌ，ｋ］）を推定するステップと、
前記基準サブチャネル信頼性係数（
【数４０】
0005514873.tif 000097
）及び検出誤り係数（
【数４１】
0005514873.tif 000098
）に基づいて、前記チャネル係数（ｈｎ，ｍ［ｌ，ｋ］）のチャネル係数信頼性指示子（
【数４２】
0005514873.tif 000099
）を求めるステップであって、前記チャネル係数信頼性指示子（
【数４３】
0005514873.tif 000100
）は、前記推定されたチャネル係数（ｈｎ，ｍ［ｌ，ｋ］）の信頼性を示し、前記検出誤
り係数（
【数４４】
0005514873.tif 000101
）は、前記データサブチャネルを通じて受信されたデータシンボルの誤検出の確率を示し、前記検出誤り係数（
【数４５】
0005514873.tif 000102
）を考慮することは、前記チャネル係数信頼性指示子（
【数４６】
0005514873.tif 000103
）によって示される前記推定されたチャネル係数（ｈｎ，ｍ［ｌ，ｋ］）の前記信頼性に対し減少していく影響を有するステップと、
を含む、無線チャネルのデータサブチャネルのチャネル係数を推定する方法。
【請求項１５】
コンピュータプログラムであって、該コンピュータプログラムがコンピュータ又はマイ
クロコントローラ上で実行されると、請求項１４に記載の方法を実行するためのプログラ
ムコードを有する、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明による実施の形態は、無線通信システムにおいて用いられているような無線チャネル推定の分野に関し、特に、無線チャネルのデータサブチャネルのチャネル係数を推定する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムとして知られる複数の送信アンテナ及び受信アンテナを用いるシステムは、チャネル容量において大きな利得を約束する。直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）と合わせて、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭが第３世代以降（Ｂ３Ｇ）移動通信システムのために選択されている。
【０００３】
多次元因子グラフベースの軟チャネル推定及びデータ検出方式が、C. Knievel、Z. Shi、P. A. Hoeher、及びG. Auer「2D graph-based soft channel estimation for MIMO-OFDM」（Proc. IEEE Int. Conf. on Communications (ICC), Cape Town, South Africa, May 2010）において提示されている。データシンボル及びチャネル係数のメッセージが、和積アルゴリズムに従う因子グラフの構造内で交換される。グラフベースの受信機の複雑度は、メッセージをガウス変数として近似することによって大幅に低減される。このため、これらのメッセージは、平均及び分散値ＣＮ（μ，σ２）によって完全に特徴付けられる。データ及び係数推定値に関する信頼性情報は、対応する分散によって表される。メッセージの分散の計算は、チャネルの雑音特性及びフェージング特性によって主に影響を受ける。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、無線通信システムにおいて、ビット誤り率を低減しかつ／又はデータスループットを増大させることを可能にするチャネル推定の改善された概念を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、請求項１に係る装置又は請求項１４に係る方法によって解決される。
【０００６】
本発明の一実施の形態は、信頼性決定器（reliability determiner）と、チャネル係数推定器とを備える、無線チャネルのデータサブチャネルのチャネル係数を推定する装置を提供する。無線チャネルは基準サブチャネルとデータチャネルとを含み、基準サブチャネルを通じて基準シンボルが受信される。信頼性決定器は、受信した基準シンボルに基づいて基準サブチャネル信頼性係数を求めるように構成される。基準サブチャネル信頼性係数は、受信した基準シンボルの正しい検出の信頼性を示す。さらに、チャネル係数推定器は、データサブチャネルのチャネル係数を推定するように構成される。加えて、チャネル係数推定器は、基準サブチャネル信頼性係数及び検出誤り係数に基づいてチャネル係数のチャネル係数信頼性指示子を求めるように構成される。チャネル係数信頼性指示子は、推定されたチャネル係数の信頼性を示す。さらに、検出誤り係数は、データサブチャネルを通じて受信されたデータシンボルの誤検出の確率を示す。検出誤り係数を考慮することは、チャネル係数信頼性指示子によって示される推定されたチャネル係数の信頼性に対し、減少していく影響を有する。
【０００７】
本発明による実施の形態は、因子グラフベースのチャネル係数推定の概念においてデータシンボルの誤検出の確率を考慮することによって、ビット誤り率を低減しかつ／又はデータスループットを増大させることができるという主要な着想に基づく。なぜなら、検出誤りを考慮しないと、推定されるチャネル係数は過度に高い信頼性で評価される場合があり、それによって、誤った検出が誤りのないものとして安直に評価される可能性があるためである。検出誤りを考慮することによって、推定されるチャネル係数の信頼性は、実際の達成可能な信頼性により近く判定される。
【０００８】
本発明による幾つかの実施の形態は、チャネル係数を推定する装置と、推定されたチャネル係数及びチャネル係数信頼性指示子に基づいてデータサブチャネルを通じて受信されたデータシンボルを復号するように構成されたチャネル復号器とを有する復号器に関する。
【０００９】
本発明による幾つかの実施の形態では、チャネル係数推定器は、基準サブチャネル信頼性係数、検出誤り係数、及びエッジ効果係数に基づいてチャネル係数信頼性指示子を求める。エッジ効果係数は、データバーストに用いられる複数のサブチャネルのエッジまでのデータチャネルの距離に対する、チャネル係数の推定の信頼性の依存度を考慮に入れる。このようにして、無線チャネルの用いられるサブチャネルのエッジにおけるチャネルのエッジ効果を考慮することができ、それによって、チャネル係数の推定の信頼性が、実際の達成可能な信頼性により近く求められる。結果として、ビット誤り率を減少させることができ、かつ／又はデータスループットを増大させることができる。
【００１０】
本発明による実施形態を、添付の図面を参照して以下で詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１ａ】チャネル係数を推定するための装置のブロック図である。
【図１ｂ】無線チャネルの基準サブチャネル及びデータサブチャネルの概略図である。
【図２】復号器のブロック図である。
【図３】ｈの確率密度関数の概略図である。
【図４】図４ａは、係数ノードにおけるメッセージ交換の概略図である。図４ｂは、係数ノードにおけるメッセージ交換の概略図である。
【図５】図５ａは、時間インデックスｉにおけるチャネル係数の推定、特にチャネル係数の推定値に対する分散の影響の概略図である。図５ｂは、時間インデックスｉ＋１におけるチャネル係数の推定、特に隣接チャネル係数の推定値に対する分散の影響の概略図である。図５ｃは、検出誤りを考慮に入れた、時間インデックスｉ＋１におけるチャネル係数の推定、特に隣接チャネル係数の推定値に対する分散の影響の概略図である。
【図６】バースト内の推定精度に対するエッジ効果の影響の概略図である。
【図７】推定されたチャネル係数の概略図である。
【図８】１６ＱＡＭ変調の場合の、検出誤りに起因して増大した分散
【数１】
0005514873.tif 000002
の概略図である。
【図９】３つのサブブロックに分割された因子グラフの構造の概略図である。
【図１０】異なる手法の転送モードの分散を表す図である。
【図１１】提案された最適化方法のビット誤り率比較を表す図である。
【図１２】反復数に応じた２つの信号対雑音比点における平均二乗誤差を表す図である。
【図１３】チャネル係数を推定する方法のフローチャートである。
【図１４】可能なターゲット構成の概略図である。
【図１５】グラフベースの反復受信機のブロック図である。
【図１６】受信機アーキテクチャを示す因子グラフの概略図である。
【図１７】図１７ａは、低フェージングにおける誤り伝播を示す因子グラフの概略図である。図１７ｂは、低速フェージングにおける誤り伝播の推定されたチャネル係数の概略図である。
【図１８】図１８ａは、誤り伝播を示す因子グラフの概略図である。図１８ｂは、推定されたチャネル係数の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下において、同じ参照符号が、同じ又は類似の機能特性を有する物体又は機能ユニットに部分的に用いられており、実施形態の説明における冗長性を低減するために、或る図面に関するそれらの説明は、他の図面にも適用されるものとする。
【００１３】
以下に説明する概念は、無線通信システムにおけるチャネル推定に対し包括的に用いることができる。以下の導入部は、チャネル推定に用いられる可能なチャネルモデルを説明する。
【００１４】
検討下のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムは、フレームあたりＬ個のＯＦＤＭ副搬送波（又はサブチャネル）及びＫ個のＯＦＤＭシンボルからなる。ＮＴ本の送信（Ｔｘ）アンテナ及びＮＲ本の受信（Ｒｘ）アンテナを有するＭＩＭＯチャネルの等価な離散時間モデルは、ＯＦＤＭ復調後に以下のように表すことができる。
【数２】
0005514873.tif 000003
ここで、l∈｛0,1,..,L-1｝は副搬送波インデックスを表し、k∈｛0,1,...,K-1｝は時間インデックスを表す。受信アンテナｎの受信シンボル
【数３】
0005514873.tif 000004
は、ＮＴ個の重畳信号からなる。ｎ番目のＲｘアンテナとｍ番目のＴｘアンテナとの間のリンクはチャネル係数
【数４】
0005514873.tif 000005
によって記述される。チャネル係数は、ゼロ平均を有する広義定常（ＷＳＳ）の複素ガウス変数であると仮定される。
【数５】
0005514873.tif 000006
はｍ番目のＴｘアンテナにおけるチャネル入力を表す。ｗｎ［ｌ，ｋ］はゼロ平均及び分散
【数６】
0005514873.tif 000007
を有する付加白色ガウス雑音サンプルである。このため、ｍ番目の送信アンテナの所望の信号は、マルチアンテナ干渉（ＭＡＩ）と呼ばれる（ＮＴ−１）個の干渉信号、及び付加白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）項と重ね合わせされる。
【００１５】
グラフベースの軟反復受信機の基本的な枠組みは、C. Knievel、Z. Shi、P. A. Hoeher、及びG. Auer「2D graph-based soft channel estimation for MIMO-OFDM」（Proc. IEEE Int. Conf. on Communications (ICC), Cape Town, South Africa, May 2010）、T. Wo、C. Liu、及びP. A. Hoeher「Graph-based iterative Gaussian detection with soft channel estimation for MIMO systems」（Proc. Int. ITG-Conf. on Source and Channel Coding (SCC), Ulm, Germany, Jan. 2008）、並びにZ. Shi、T. Wo、P. A. Hoeher、及びG. Auer「Graph-based soft iterative receiver for higher-order modulation」（Proc. IEEE International Conference on Communication and Technology (ICCT ’2010), Nanjing, China, Nov. 2010）に詳細に与えられ、以下で簡単に説明される。
【００１６】
ゼロ平均付加白色ガウス雑音サンプルを有するＳＩＳＯチャネルの場合、チャネルモデルは以下のように簡単化することができる。
【数７】
0005514873.tif 000008
【００１７】
ｘが受信機に知られている場合、最小二乗チャネル推定器（ＬＳＣＥ）によって
【数８】
0005514873.tif 000009
が得られる。
【００１８】
（２）を（３）に代入することによって、
【数９】
0005514873.tif 000010
であることを容易に見出すことができる。
【００１９】
ｘは知られており、ｗは分散
【数１０】
0005514873.tif 000011
を有するゼロ平均ガウス変数であるので、ｗ／ｘも分散
【数１１】
0005514873.tif 000012
を有してガウス分布する。このため、ｈもガウス分布する。このため、ｈの完全な情報は平均μｈ及び分散
【数１２】
0005514873.tif 000013
によって表すことができる。
【数１３】
0005514873.tif 000014
【００２０】
この場合、μｈはｈの硬推定値を表し、
【数１４】
0005514873.tif 000015
はｈの信頼性情報を保有する。
【数１５】
0005514873.tif 000016
は軟チャネル推定値（図３を参照）と呼ばれる。
【００２１】
初期化中、トレーニングシンボルのみがチャネル推定プロセスのアプリオリ情報を提供する。後続のデータ検出プロセスは、これらの初期チャネル係数を利用して、データシンボルの推定値を計算する。したがって、データシンボルの時間インデックス及び副搬送波インデックスごとに正確なチャネル係数が利用可能である必要がある。時変周波数選択性チャネルにおいて、各時間インデックス及び副搬送波インデックスは、独自のチャネル係数を有するが、隣接するチャネル係数が相関している。グラフベースのチャネル推定器では、転送ノードを導入してチャネル係数の相関を利用し、低複雑度の多次元チャネル推定を可能にする。
【００２２】
転送ノードの目的は、近傍チャネル係数の関係をモデル化することであり、すなわち、転送ノードは、チャネル係数ｈｎ，ｍ［ｌ，ｋ］のメッセージをｈｎ＋ｎ’，ｍ＋ｍ’［ｌ＋ｌ’，ｋ＋ｋ’］に変換する。これは、以下において読みやすさを改善するためにｈ及びｈ’を用いて表記される。
【数１６】
0005514873.tif 000017
【００２３】
短いサイクルを防ぎ、このため固有情報の交換を防ぐために、１つの領域の近傍チャネル係数のみが接続を許される。すなわち、ｌ’＝±ｌ→ｋ’＝ｎ’＝ｍ’＝０、ｋ’＝±ｌ→ｌ’＝ｎ’＝ｍ’＝０等である。広義定常無相関散乱（ＷＳＳＵＳ）チャネルモデルを所与とすると、転送ノードはゼロ平均ガウスｐｄｆ（確率密度関数）によって近似される。
【数１７】
0005514873.tif 000018
【００２４】
一般に、ゼロ平均近似は、或る条件、例えばレイリーフェージングチャネル（P. A. Bello「Characterization of randomly time-variant linear channels」（IEEE Trans. Commun., vol. 11, no. 4, pp. 360-393, Dec. 1963））の下でのみ達成される。しかしながら、ライスフェージングチャネルを所与とすると、（７）の複素因子ω＝ｅｊφを、近似が依然として有効であるように調整することができる。これによって、分散
【数１８】
0005514873.tif 000019
が最小にされる。転送ノード（７）に基づいて、隣接チャネル係数間の情報が以下のように交換される。
【数１９】
0005514873.tif 000020
【００２５】
通常、外因性メッセージ（extrinsic message）のみが交換されることを確実にするために、或るノードで生成されるメッセージは、メッセージが生成された該ノードを除く他の全ての接続されたノードを考慮することができる。図４ａに示すように、係数ノード（ｈ）は、各領域（時間、周波数、空間）内の２つの転送ノード（Δｔ、Δｆ）と、シンボルノード（ｙ）とに接続される。チャネル係数がメッセージ
【数２０】
0005514873.tif 000021
を受信すると仮定する。ここで、Ｎは係数ノードに接続されたノード数である。１つの発信メッセージを生成するために、Ｎ−１個の着信メッセージを検討しなくてはならない。外因性メッセージの交換は図４ｂに示されている。ガウスｐｄｆ（確率密度関数）の積の結果、別のガウスｐｄｆが得られる。
【数２１】
0005514873.tif 000022
ここで、
【数２２】
0005514873.tif 000023
である。
【００２６】
（１２）から見てとることができるように、メッセージの分散によって、メッセージ生成全体に対するこのメッセージの影響が決まる。小さな分散を有するメッセージは、高い分散を有するメッセージよりも強い影響を有する。
【００２７】
係数ノードの更新されたメッセージは、観測ｙｎに送られ、ここで、シンボル確率が以下に従って計算される（データ検出）。
【数２３】
0005514873.tif 000024
【００２８】
有効雑音項の分散及びチャネル係数の不確実性を考慮に入れてシンボル確率を計算する。このため、信頼性のないチャネル推定値によって、対応するデータシンボルの対数尤度比が低減する。
【００２９】
図１ａは、本発明の一実施形態による、無線チャネルのデータサブチャネルのチャネル係数１２２を推定する装置１００のブロック図を示している。無線チャネルは、基準サブチャネル及びデータサブチャネルを含み、基準サブチャネルを通じて基準シンボル１０２が受信される。装置１００は、チャネル係数推定器１２０に接続された信頼性決定器１１０を備える。信頼性決定器１１０は、受信した基準シンボル１０２に基づいて（又は依拠して）基準サブチャネル信頼性係数１１２を求める。基準サブチャネル信頼性係数１１２は受信した基準シンボル１０２の正しい検出の信頼性を示す。換言すれば、基準サブチャネル信頼性係数１１２は、受信した基準シンボル１０２の検出の精度の情報を表す。このようにして、基準サブチャネル信頼性係数１１２は受信した基準シンボル１０２に依拠する。さらに、チャネル係数決定器１２０は、データサブチャネルのチャネル係数１２２を推定し、基準サブチャネル信頼性係数１１２及び検出誤り係数１１４に基づいて（又は依拠して）チャネル係数１２２のチャネル係数信頼性指示子１２４を求める。チャネル係数信頼性指示子１２４は、推定されたチャネル係数１２２の信頼性を示す。さらに、検出誤り係数１１４は、データサブチャネルを通じて受信されたデータシンボルの誤検出の確率を示す。検出誤り係数１１４を考慮することは、チャネル係数信頼性指示子１２４によって示される推定されたチャネル係数１２２の信頼性に対し減少していく影響を有する。
【００３０】
推定されたチャネル係数の信頼性に対する、可能性のある検出誤りの減少していく影響を考慮することによって、推定されたチャネル係数１２２は、求められたチャネル係数信頼性指示子１２４と組み合わされて、チャネル係数推定の実際の達成可能な信頼性の、より正確な近似を表す。したがって、誤ったシンボルを正しいシンボルとする誤った識別を大幅に低減することができる。したがって、ビット誤り率を低減することができる。代替的に又は付加的に、より良好なビット誤り率が必要でない場合、データスループット（又は合計データスループット）を増大させることができる。
【００３１】
無線チャネルは、装置１００を備える受信機にシンボルを送信するのに用いられる複数のサブチャネルを備える。無線チャネルのサブチャネルは、時間のサブチャネル（例えば時間のサブチャネルを表す様々な時間間隔中にシンボルが送信される）、周波数のサブチャネル（例えばＯＦＤＭ）、又は空間のサブチャネル（ＭＩＭＯシステム）とすることができる。サブチャネルは、副搬送波と呼ぶこともできる。無線チャネルのサブチャネルのうちの幾つかは、基準シンボルを受信するための基準サブチャネルを表す。基準シンボルはトレーニングシンボル又はパイロットシンボルと呼ぶこともできる。
【００３２】
図１ｂは、３次元（３Ｄ）パイロットパターン又はパイロットグリッドを示している。図１ｂによれば、パイロットシンボルの分布は３次元でありかつ互いに素である。空間領域におけるパイロットシンボルの間隔のために、Ｄｓがパラメータとして用いられる。図１ｂにおいて、×印を有する灰色の四角はトレーニングシンボルを示し、ここで灰色の四角はサイレント状態を示す。図１ｂは、隣接する基準サブチャネル間の無線チャネルにおける距離を示している。例えば、図１ｂに示す最も下の平面において、例として１６副搬送波の間隔を有する２つのトレーニングシンボルが周波数領域内に配置されている。同様に、図１ｂの例において時間領域内の２つの基準サブチャネル間の距離は４タイムスロットである。図１ｂから、空間領域の距離は２送信アンテナであることも見てとることができる。装置１００の上記の説明を参照すると、第１の基準サブチャネル１７０及びデータサブチャネル１８０が図１ｂにおいて例示されている。
【００３３】
図１ｂは、３つの送信アンテナの互いに素なパイロットパターンを示している。時間Ｄｔ、周波数Ｄｆ、及び空間Ｄｓにおけるパイロットの間隔は、効果的なパイロットシンボル間隔のために与えられている。
【００３４】
ユーザ固有の送信処理が適用される場合、すなわち、例えばゼロフォーシングプリコーディングの場合、第２のタイプのパイロットシンボル、例えばいわゆる専用パイロットの必要性が生じる場合がある。専用パイロットはユーザ固有の送信処理も受けるのに対し、共通パイロットは全ての利用可能なユーザに用いることができる。専用パイロットの実施は簡単であり、グラフベースのチャネル推定に更なる変更を必要としない。
【００３５】
装置１００は、例えば上述したようなグラフベースのチャネル推定に用いることができる。この場合、基準サブチャネル及びデータサブチャネルは因子グラフ内の係数ノードによって表すことができ、基準サブチャネル信頼性係数１１２は転送ノードを通じて交換することができる。
【００３６】
装置１００は、無線チャネルを通じて受信されたデータシンボルを復号する復号器の一部とすることができる。図２は、本発明の一実施形態による復号器２００のブロック図を示している。復号器２００は、チャネル係数１２２を推定する装置と、チャネル復号器２３０とを備える。チャネル係数を推定する装置は、上述した装置を表す。装置の信頼性決定器１１０は、装置のチャネル係数推定器１２０に接続され、装置のチャネル推定器１２０はチャネル復号器２３０に接続される。チャネル復号器２３０は、推定されたチャネル係数１２２及びチャネル係数信頼性指示子１２４に基づいて（又は依拠して）データチャネルを通じて受信されたデータシンボル２０２を復号する。
【００３７】
このようにして、基準サブチャネルを通じた受信の信頼性と、データサブチャネルを通じた受信の可能性のある検出誤りとが、チャネル係数信頼性指示子１２４を用いることによってデータシンボルの復号のために考慮されるので、データシンボル２０２の正しい復号の確率が増大する。
【００３８】
本発明による幾つかの実施形態では、復号器２００はターボ復号概念に基づいて機能することができる。この場合、チャネル復号器２３０はデータシンボルを復号することができ、それに加えて、データシンボル２０２の復号に基づいて新たな検出誤り係数１１４を求めることができる。この新たな検出誤り係数１１４は、チャネル係数１２４の推定の更なる反復のためにチャネル係数推定器１２０にフィードバックすることができる。換言すれば、チャネル復号器２３０は、チャネル係数１２２の推定の後続の反復のために、データシンボルの復号に基づいて検出誤り係数１１４を求めることができる。
【００３９】
より詳細には、チャネル係数推定器１２０及びチャネル復号器２３０は反復的に、チャネル係数１２２を推定し、データシンボル２０２を復号することができる。この場合、チャネル係数決定器１２０はチャネル係数１２２を推定し、前の反復中にチャネル復号器２３０によって求められた基準サブチャネル信頼性係数１１２及び検出誤り係数１１４に基づいて（又は依拠して）（現在の）反復中にチャネル係数信頼性指示子１２４を求める。次に、チャネル復号器２３０は、（現在の）反復中に求められたチャネル係数１２２及びチャネル係数信頼性指示子１２４に基づいて同じ（現在の）反復中にデータシンボル２０２を復号し、チャネル係数推定器１２０によるチャネル係数１２２の推定の後続の反復のために、データシンボル２０２の復号に基づいて検出誤り係数１１４を求める。
【００４０】
検出誤り係数１１４は様々な方式で定義することができる。これは、無線チャネルの全てのサブチャネルについて同じ定数値から、無線チャネルの各サブチャネルについて個々に求められた値まで及ぶことができる。例えば、検出誤り係数１１４は、システム設定、例えば基準シンボル密度、受信したシンボルの変調方式、又は復号器２００若しくは上述した装置を備える受信機に無線チャネルを通じてシンボルを送信するノードの送信アンテナ数に依拠することができる。代替的に、システム設定が一定のままである場合、検出誤り係数１１４は一定（定数値）とすることができる。双方の場合に、検出誤り係数１４０は、無線チャネルのサブチャネルの少なくとも５０％（又は２０％、８０％、又は９０％）について等しい（同じ）とすることもできるし、検出誤り係数１１４は無線チャネルの全てのサブチャネルについて同じとすることもできる。無線チャネルのほとんどの又は全てのサブチャネルについて同じ検出誤り係数１１４を用いることによって、必要とされるメモリを低減することができるが、最大の達成可能なデータレート及び／又は最小の達成可能なビット誤り率も低減する場合がある。代替的に、検出誤り係数１１４は、無線チャネル又は無線チャネルのサブチャネルの雑音分散に基づくことができる。この場合、検出誤り係数１１４は、無線チャネルの各サブチャネルについて個々に求めることもできるし、無線チャネルについて全体として求めることもできる。この場合、検出誤り係数１１４は、検出誤り係数１１４を無線チャネル又はサブチャネルの現在の雑音状況に適合させるための規則的な時間間隔において繰り返し求めることができる。システム設定のみに依存する検出誤り係数１１４又は一定の検出誤り係数１１４と比較して、この例における計算量はより高いが、最大の達成可能なデータスループット及び／又は最小の達成可能なビット誤り率をより良好にすることができる。
【００４１】
例えば、チャネル復号器２３０は、検出誤り係数１１４の定義とは無関係に、検出誤り係数１１４を求めるか又は計算するように構成することができる。
【００４２】
検出誤り係数１１４はデータサブチャネルに関する情報を表すので、検出誤り係数１１４は、基準サブチャネルを通じて受信された基準シンボル１０２の正しい検出の信頼性から独立することができ、それによって、検出誤り係数１１４は、基準サブチャネルに関する情報を含まない。
【００４３】
通常、基準サブチャネル信頼性係数１１２、検出誤り係数１１４、及びチャネル係数信頼性指示子１２４は、異なるパラメータの信頼性に関する情報を提供する。この信頼性情報は、様々な方式で、例えば分散によって表すことができる。例えば、基準サブチャネル信頼性係数１１２は、基準サブチャネルのチャネル係数の分散を表すことができ、検出誤り係数１１４は、誤検出の確率に起因したデータサブチャネルの付加的な分散を表すことができ、チャネル係数信頼性指示子１２４は、推定されたチャネル係数１２２の分散を表すことができる。
【００４４】
チャネル係数信頼性指示子１２４は、様々な方式で、例えば基準サブチャネル信頼性係数１１２及び検出誤り係数１１４の定義に依拠して求めることができる。例えば、チャネル係数推定器１２０は、基準サブチャネル信頼性係数１１２と検出誤り係数１１４との和に基づいて、チャネル係数信頼性指示子１２４を求めることができる。チャネル係数信頼性指示子１２４は分散を表し、この分散は検出誤り係数１１４を加算することによって増大するので、このようにして、チャネル係数信頼性指示子１２４によって示される推定されたチャネル係数の信頼性が減少する。さらに、基準サブチャネル信頼性係数１１２に類似したデータサブチャネル信頼性係数（受信したデータシンボルに基づいて求められる）を、基準サブチャネル信頼性係数１１２と検出誤り係数１１４との和に加算することができる。
【００４５】
チャネル係数１２２のチャネル係数信頼性指示子１２４が基準サブチャネル信頼性係数１１２及び検出誤り係数１１４に基づくという表現は、チャネル係数信頼性指示子１２４が少なくともこれらの２つの係数に基づくことを意味する。１つ又は複数の更なる係数又はパラメータ（例えば、データサブチャネルを通じて受信されたデータシンボルの正しい検出の信頼性）に依拠することも可能である。
【００４６】
本発明による幾つかの実施形態では、データバーストのエッジ（例えば周波数領域のエッジ、時間領域のエッジ、又は空間領域のエッジ）において増大する平均二乗誤差のエッジ効果も、チャネル係数信頼性指示子１２４を求めるために考慮することができる。換言すれば、チャネル係数推定器１２０はチャネル係数１２２を推定し、基準サブチャネル信頼性係数１１２、検出誤り係数１１４、及びエッジ効果係数に基づいてチャネル係数信頼性指示子１２４を求めることができる。このエッジ効果係数は、複数のサブチャネルを備える無線チャネルを通じて受信されるデータバーストに用いられる複数のサブチャネル内のデータサブチャネルの位置（時間、周波数、又は空間におけるエッジまでの距離）に対する、チャネル係数１２２の推定の信頼性の依存度を示す。
【００４７】
より詳細には、エッジ効果係数は、複数のサブチャネルの第１のデータサブチャネルの第１の値と、複数のサブチャネルの第２のデータサブチャネルの第２の値とを含むことができる。第１のデータサブチャネルの位置は、複数のサブチャネルのエッジまでの距離が、第２のデータサブチャネルよりも大きい。エッジ効果係数は、第２のデータサブチャネルのチャネル係数信頼性指示子１２４によって示される信頼性に対し、第１のデータサブチャネルのチャネル係数信頼性指示子１２４によって示される信頼性に対するよりも大きく減少していく影響を有するか、又は（係数の定義に依拠して、例えばエッジ効果係数を加算又は減算することができる）第１のデータサブチャネルのチャネル係数信頼性指示子１２４によって示される信頼性に対し、第２のデータサブチャネルのチャネル係数信頼性指示子１２４によって示される信頼性に対するよりも大きな、増大していく影響を有する。
【００４８】
エッジ効果係数は、無線チャネルの複数のサブチャネル内のエッジ効果に起因してデータサブチャネルの付加的な分散を表すことができる。
【００４９】
幾つかの実施形態では、基準サブチャネルの信頼性情報は、強く相関したデータサブチャネル（基準サブチャネルに対し、周波数、時間、又は空間において小さい距離を有するデータサブチャネル）のみに用いられるのではなく、弱い相関を有するデータサブチャネルにも用いられる。なぜなら、弱く相関した基準サブチャネルからの情報は、強く相関したデータサブチャネルからの情報よりも依然として信頼性がある場合があるためである。換言すれば、無線チャネルは、第１の複数のサブチャネルと、第１の複数のサブチャネルと共通のサブチャネルを含まない第２の複数のサブチャネルとを含むことができる。第１の複数のサブチャネルは、基準サブチャネルと第１のデータサブチャネルとを含むことができ、第２の複数のサブチャネルは第２のデータサブチャネルを含むことができる。第１の複数のサブチャネルのデータサブチャネルは、無線領域（周波数領域、時間領域、又は空間領域）内の基準サブチャネルに対し、同じ無線領域内の第２の複数のサブチャネルのデータサブチャネルよりも強い相関を有する。この場合、チャネル係数推定器１２０は、第２のデータサブチャネルのチャネル係数１２２を推定し、基準サブチャネル信頼性係数１１２に基づく（又は依拠する）が、第１のデータサブチャネルのチャネル係数１２２のチャネル係数信頼性指示子１２４からは独立して、第２のデータサブチャネルのチャネル係数１２２のチャネル係数信頼性指示子１２４を求めることができる。第１のデータサブチャネルは、第２のデータサブチャネルに対し、基準サブチャネルよりも強く相関している場合があるが、第１のデータサブチャネルのチャネル係数１２２のチャネル係数信頼性指示子１２４ではなく基準サブチャネル信頼性係数１１２が用いられる。なぜなら、基準サブチャネルの情報が依然として、より信頼性がある可能性があるためである。
【００５０】
信頼性決定器１１０、チャネル係数推定器１２０、チャネル復号器２３０、及び／又は装置１００若しくは復号器２００の他のオプションのユニットは、独立したハードウェアユニットとすることもできるし、コンピュータ、マイクロコントローラ、又はデジタルシグナルプロセッサの一部、及びコンピュータ、マイクロコントローラ、又はデジタルシグナルプロセッサ上で実行されるコンピュータプログラム又はソフトウェア製品とすることもできる。
【００５１】
以下において、更なる実施形態がより詳細に説明される。説明される特徴はともに用いることもできるし、上述した基本概念と組み合わせて互いに独立して用いることもできる。
【００５２】
因子グラフ内で交換されるメッセージの分散は、３つの成分によって影響される。３つの成分は、チャネルの雑音特性及びフェージング特性と、推定誤りと、検出誤りとである。これらの成分は、チャネル係数の不確実性に主に影響する。
【００５３】
チャネルの雑音特性及びフェージング特性は、既知の受信機において考慮に入れられており、簡単に上述してきた。提案される概念によれば、この種の受信機構造において、推定誤り及び検出誤りも考慮することができる。因子グラフ内で交換されるガウスメッセージについて最適化方法を説明することができるが、これらの方法はガウスの場合に限定されず、一般的に適用可能である。以下に推定誤り及び検出誤りの影響の例を説明する。
【００５４】
（７）における転送ノードの分散の計算は、実際のチャネル係数に基づくのに対し、交換されるメッセージひいてはそれらのメッセージの分散は、チャネル係数の推定値に基づく。さらに、バーストの境界において推定値を歪めるエッジ効果を考慮することができる（推定誤りの影響）。このようにして、推定の精度は、バーストの長さにわたって一貫させないことができる（図６も参照されたい）。したがって、バーストのエッジにおけるメッセージは、バーストの中央において発生したメッセージと比較して高い分散を有するはずである。
【００５５】
チャネル係数の分散（６）は、チャネルの白色雑音によって導入された推定値の不確実性を表す（図５ａを参照されたい）。フェージングチャネルの追加の不確実性が（８）によって考慮に入れられる（図５ｂを参照されたい）。さらに、誤検出されたデータシンボルの確率を考慮することができる。低いトレーニング密度、高次の変調、及び複数の送信アンテナを用いたシステム設定は、低ＳＮＲにおける検出誤りに対し感度が高い。チャネルコーディングと組み合わせて、高いＬＬＲ（対数尤度）を有する誤ったデータシンボルが生成される場合がある。低速フェージングチャネルを与えられると、誤検出されたデータシンボルは、転送ノードの低分散
【数２４】
0005514873.tif 000025
（基準サブチャネル信頼性係数）に起因して近傍チャネル係数のメッセージ生成に容易に影響し、すなわち誤り伝播が発生する。第３の分散
【数２５】
0005514873.tif 000026
が導入され、これは検出誤りの分散を表す（図５ｃを参照されたい）。以下において、
【数２６】
0005514873.tif 000027
（検出誤り係数）を求めるための様々な手法を提示する。
【００５６】
チャネル復号器によって反復中に生成される外因性対数尤度比（ＬＬＲ）は、対応するデータシンボルの信頼性を反映する。すなわち、推定データシンボルは、ＬＬＲ値の大きさが大きいときは信頼性があるとみなされ、同様に、大きさが小さいときは信頼性がない。チャネル推定の存在下で、正しくないＬＬＲ値を生成する可能性があり、すなわちＬＬＲが大きく、対応するデータビットが誤って検出される。それにもかかわらず、検出されたデータシンボルのＬＬＲ値は、（トレーニングシンボル以外で）追加のアプリオリ情報の唯一の情報源である場合があり、可能である場合、考慮に入れるべきである。
【００５７】
ビット誤り確率（ＢＥＰ）に基づいて
【数２７】
0005514873.tif 000028
（検出誤り係数）の計算を実施するために、グラフベースの受信機は、例えばC. Knievel、Z. Shi、P. A. Hoeher、及びG. Auer「2D graph-based soft channel estimation for MIMO-OFDM」（Proc. IEEE Int. Conf. on Communications (ICC), Cape Town, South Africa, May 2010）において説明されるように初期化される。トレーニングシンボルを用いて最初にチャネル係数を推定することができる。続いて、これらのチャネル推定値を用いてデータシンボルを検出する。それらの情報はチャネル復号器に送信される。復号されたデータシンボルの外因性情報が生成され、グラフベースの受信機にフィードバックされ、グラフベースの受信機において、チャネル推定を更に改善するための疑似トレーニングシンボルとして用いられる。
【００５８】
初期化Ｌ（ｉ＝０）後のチャネル復号器の外因性情報は、平均ビット誤り確率
【数２８】
0005514873.tif 000029
を計算するのに用いることができる。
【数２９】
0005514873.tif 000030
【００５９】
最悪の場合のシナリオにおいて、推定された係数は位相を逆にされている（図７も参照されたい）。これはＢＰＳＫ変調で最も発生する可能性が高い。高次変調では、誤検出されたシンボルに依拠して或る程度位相及び／又は振幅がシフトされる可能性がより高い。図８に例が与えられる。
【数３０】
0005514873.tif 000031
（検出誤り係数）を計算するために、逆位相の事象が平均確率
【数３１】
0005514873.tif 000032
で生じるものと仮定する。
【数３２】
0005514873.tif 000033
【００６０】
それに従って転送ノード（９）のメッセージ更新が変更される。
【数３３】
0005514873.tif 000034
ここで、
【数３４】
0005514873.tif 000035
はチャネル係数信頼性指示子であり、
【数３５】
0005514873.tif 000036
はデータサブチャネル信頼性係数であり、
【数３６】
0005514873.tif 000037
は基準サブチャネル信頼性係数であり、
【数３７】
0005514873.tif 000038
は検出誤り係数である。チャネル係数信頼性指示子１２４は分散を表し、検出誤り係数を加算することによって増大するので、検出誤り係数は、チャネル係数信頼性指示子１２４によって示された推定されたチャネル係数の信頼性に対し、減少していく影響を有する。
【００６１】
後続の反復において、平均ビット誤り確率は、データ推定値の精緻化されたＬＬＲ値を用いて再計算されなくてはならない。それに従って同調率（tuning factor）αを選択しなくてはならない。代替的に、確定関数を用いて反復にわたって誤り分散
【数３８】
0005514873.tif 000039
（検出誤り係数）を減少させることができる。図１０に指数関数的減少関数が示されている。円を有する青い線（
【数３９】
0005514873.tif 000040
）（基準サブチャネル信頼性係数＋検出誤り係数）の開始値は、ここでは例として選択され、（１５）によって求められ、このためトレーニング密度、変調順序、ＳＮＲ、送信アンテナ及び受信アンテナの数、並びにチャネル符号及び符号率に依拠する。
【００６２】
さらに、雑音分散は、ビット誤り確率に対する大きな影響を有し、このため、
【数４０】
0005514873.tif 000041
を求めるのにも用いることができる。一方、雑音分散は、多くのパラメータ（例えばトレーニング密度、送信アンテナ及び受信アンテナ数、．．．）のうちの１つのパラメータにすぎないので、分散はシステム設定に依拠してスケーリングすることができる。表形式にされた値（例えばルックアップテーブルによって格納される）を用いることができ、これによって本方法の計算複雑度が減少する。さらに、分散は反復にわたって減少すべきであり、これは付加的な表形式にされた値又は上記で言及した確定関数によって実施することができる。このため、雑音分散に依拠した反復にわたる分散の経過は、例えば初期分散の計算にのみ基づいて変動する、ビット誤り確率（ＢＥＰ）に依拠した分散の経過と類似することができる。
【００６３】
計算複雑度を更に低減するために、固定分散
【数４１】
0005514873.tif 000042
（検出誤り係数）を用いることができる。システム設定に依拠して表形式にされた値を用いることができる。図１０には、増加した分散
【数４２】
0005514873.tif 000043
の例が含まれる。
【００６４】
幾つかの実施形態では、誤り伝播を考慮に入れたグラフ構造が用いられる。誤検出されたデータシンボルの場合、誤り伝播は、ＧＳＩＲ受信機（グラフベースの反復受信機）の性能を悪化させる。一方、メッセージ交換が特定の数のノードに制約される場合、誤ったメッセージは限られた数の近傍しか影響しない。トレーニングシンボルは信頼性のあるアプリオリ情報の唯一の情報源であるとみなされるので、トレーニングシンボルの情報は因子グラフの全ての部分と交換されるべきである。図９は、サブブロックに分割された因子グラフの一例を示している。各サブブロックは特殊化された転送ノードを介してトレーニングシンボル（マーキングされた係数ノード）と接続される。この例では３つのサブブロックが作成され、これらのサブブロックは、
【数４３】
0005514873.tif 000044
で表される、トレーニングシンボルのメッセージのみを配信する特殊化された転送ノードを介して互いに接続される。このため、信頼性のあるアプリオリ情報が各サブブロックにおいて用いられることを確実にする。効果的には、メッセージ交換はトレーニングシンボル間でのみ行うことができる。データシンボルがより高い信頼性で検出され、このためデータシンボルの情報がチャネル推定の改善に貢献することができるので、複数のサブブロックが反復の経過中に適応されるべきである。
【００６５】
以下において、幾つかの数値結果を示す。２本の送信アンテナと４本の受信アンテナとを有するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムが以下で検討される。符号率Ｒ＝１／３及び１６ＱＡＭ変調を有するターボ符号が用いられる。ＢＥＲ（ビット誤り率）結果が図１１に与えられる（ｄＢ単位のビット誤り率対信号対雑音比Ｅｂ／Ｎ０）。全てのＢＥＲ結果は、固定数の１０回の大域反復を用いて得られる。この反復は、ＧＳＩＲの１回の反復と、１回のターボ符号反復とを含む。図１１から見てとることができるように、元の３Ｄ  ＧＳＩＲは、１０−４のＢＥＲにおいて完全なチャネル状態情報（ＣＳＩ）を有する３Ｄ  ＧＳＩＲよりも約３．２ｄＢ悪い。元のＧＳＩＲの、完全なＣＳＩを有するＧＳＩＲに対する悪化は、推定誤り及び検出誤りを考慮に入れることによって軽減することができる。最適化された３Ｄ  ＧＳＩＲの利得は、元の受信機と比較して約３ｄＢである。完全なチャネル知識に対する隔たりは、反復数を増加させることによって更に低減させることができる。通常の最適化はここでは３Ｄ  ＧＳＩＲに限定されず、通常の全ての次元について機能する。
【００６６】
換言すれば、この例では、７２個のＯＦＤＭ副搬送波及び１４個のＯＦＤＭシンボルを用いた１６−ＱＡＭ変調（直交振幅変調）、並びに１０個の反復を用いたＲ＝１／３のコーディングレートを用いたターボ符号が用いられる。さらに、２本の送信アンテナを有する送信ノード及び４本の受信アンテナを有する受信ノードが用いられ、１０ｋｍ／ｈの低速フェージングチャネルが仮定される。この集まり（constellation）において、元の（従来の、既知の）解決法と比較して、最大で３ｄＢの利得が達成可能である。ビット誤り率について、上述したビット誤り確率を考慮することが最良の結果をもたらす。
【００６７】
さらに、図１２は、元の分散（検出誤りを考慮しない）、固定分散（検出誤り係数の定数値）、雑音を考慮した分散、及び考慮されたビット誤り確率（ＢＥＰ）の反復数に依拠した、２つの信号対雑音比（ＳＮＲ）点における平均二乗誤差（ＭＳＥ）比較を示している。
【００６８】
図１３は、本発明の一実施形態による無線チャネルのデータサブチャネルのチャネル係数を推定する方法１３００のフローチャートを示している。無線チャネルは基準サブチャネルとデータサブチャネルとを備え、基準サブチャネルを通じて基準シンボルが受信される。方法１３００は、受信した基準シンボルに基づいて基準サブチャネル信頼性係数を求めるステップ（１３１０）を含む。基準サブチャネル信頼性係数は、受信した基準シンボルの正しい検出の信頼性を示す。さらに、方法１３００は、データサブチャネルのチャネル係数を推定するステップ（１３２０）と、基準サブチャネル信頼性係数及び検出誤り係数に基づいてチャネル係数のチャネル係数信頼性指示子を求めるステップ（１３３０）とを含む。チャネル係数信頼性指示子は推定されたチャネル係数の信頼性を示す。さらに、検出誤り係数は、データサブチャネルを通じて受信したデータシンボルの誤検出の確率を示す。検出誤り係数を考慮することは、チャネル係数信頼性指示子によって示される推定されたチャネル係数の信頼性に対し減少していく影響を有する。
【００６９】
方法１３００は、上述した概念の１つ又は複数の態様を実現する１つ又は複数の追加のステップを含むことができる。
【００７０】
本発明の幾つかの実施形態は、因子グラフによって転送ノードの分散を増大させることによって実施することができる、反復ターボ受信機における誤り伝播の効果を軽減する方法に関する。本方法は、所定の値又は雑音分散によって転送ノードの追加の分散を設定する手段を更に備えることができる。代替的に、本方法は、平均誤り確率によって転送ノードの付加的な分散を調整する手段を更に備えることができる。平均誤り確率を求める手段は、因子グラフ内で受け渡される対数尤度比に基づいて平均誤り確率を求めることができる。
【００７１】
本発明の幾つかの実施形態は、多次元因子グラフベースのサブチャネル及びデータ推定の最適化に関する。多次元因子グラフ内で交換されるメッセージの信頼性情報は、チャネルの雑音レベル特性及びフェージング特性のみに基づいて計算することができる。提案される最適化は、推定誤り及び／又は検出誤りを考慮に入れて、メッセージの分散の計算を精緻化する。チャネル推定及びデータ検出の精度を大幅に改善することができる。
【００７２】
因子グラフ内の分散計算メッセージを精緻化することによって、ビット誤り比率及び平均二乗誤差の双方の性能が大幅に改善する。
【００７３】
幾つかの利点は、データ検出の場合のビット誤り比率、及びチャネル推定の場合の平均二乗誤差の観点での改善された性能、改善された収束速度（収束に必要な反復がより少ない）、複雑な初期チャネル推定なしで最適な性能に到達すること、及び／又はシステム設定（送信アンテナ数、受信アンテナ数、トレーニング密度、．．．）に関するアプリオリの情報を必要としなくてもよいことである。
【００７４】
図１４は、無線通信システムにおけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭダウンリンクの可能なターゲット構成を示している。この構成では、シンボルはＮＴ本のアンテナ（ストリーム１〜ストリームＮＴ）を用いて基地局（変調器１〜ＮＴを備える）によって送信される。チャネルを通じて伝播した後、ＮＲ本の受信アンテナ（及び復調器１〜ＮＲ）を有する受信機は、図１４の式によって示されるように、信号
【数４４】
0005514873.tif 000045
を観測する。この場合、ｌは副搬送波インデックスであり、ｋは時間インデックスであり、ｎは送信アンテナインデックスである。
【００７５】
提案される概念は、例えば図１５に示すような、グラフベースの反復受信機（ＧＳＩＲ）によって実施することができる。受信機１５００は、軟データ又は軟チャネル推定器１５１０と、チャネル復号器１５２０とを備える。軟データ又は軟チャネル推定器１５１０は、チャネル係数を推定する装置を表すか又は備え、上述した信頼性決定器及びチャネル係数推定器の機能を実現する。軟データ又は軟チャネル推定器１５１０は、推定されたチャネル係数及び求められたチャネル係数信頼性指示子を、結合器（例えば論理ＸＯＲによって実現される）１５３０及びデインタリーバ１５４０を通じてチャネル復号器１５２０に提供することができる。チャネル復号器１５２０は、上述したように実現することができ、新たな検出誤り係数又はデータサブチャネル信頼性係数を、結合器（例えば論理ＸＯＲによって実現される）１５６０及びインタリーバ１５７０を通じて軟データ又は軟チャネル推定器１５１０に提供することができる。この進化型の受信機を利用して、チャネル推定値の精度損失を補償し、かつ／又はパイロットオーバヘッド（基準サブチャネルオーバヘッド）を低減することができる。提案されるグラフベースの軟チャネル推定器は、当然ながら反復受信機に統合することができる。
【００７６】
図１６は、ＮＴ＝２本の送信アンテナと、ＮＲ＝２本の受信アンテナと、Ｌ＝３個の副搬送波とを有する時不変ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの因子グラフを示している。
【００７７】
因子グラフ（F. R. Kschischang、B. J. Frey、及びH.-A. Loeliger「Factor graphs and the sumproduct algorithm」（IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 47, pp. 498-519, Feb. 2001）を参照されたい）は、最大化／最小化を受ける或る大域関数の因数分解を視覚化した二部グラフである。データ送信のための実施形態において、推定される２つの不確実変数、すなわちチャネル係数及びデータシンボルが存在する。図１６は１つの実施形態において利用される時不変ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの可能な因子グラフを示している。
【００７８】
この実施形態の因子グラフでは、ｙを有する四角形のボックスはチャネル観測ノードを示す。ｘを有する円はシンボルノードを表し、ｈを有する円は、推定されることになるチャネル係数ノード、すなわちサブチャネルを表す。グラフベースのチャネル及びデータ推定を用いる実施形態は、異なるノード間で外因性情報交換を実行することができる。観測ノード、データノード、及びチャネル係数ノード間のメッセージ受け渡し規則の更なる詳細は、T. Wo、C. Liu、及びP. A. Hoeher「Graph-based iterative gaussian detection with soft channel estimation for MIMO systems」（Proc. ITG Int. Conf. on Source and Channel Coding, Ulm, Jan. 2008.）、T. Wo、C. Liu、及びP. A. Hoeher「Graph-based soft channel and data estimation for MIMO systems with asymmetric LDPC codes」（Proc. IEEE International Conference on Communications (ICC 2008), (Bejing, China), pp. 620-624, May 2008）において見出すことができる。
【００７９】
実施形態では、チャネル推定は、転送ノードの導入を用いて実行することができる。因子グラフでは、これらの転送ノードは隣接するチャネル係数ノードに接続される。周波数領域における１Ｄチャネル推定の場合、Δｆとして表されるこれらの転送ノードを用いて
【数４５】
0005514873.tif 000046
と
【数４６】
0005514873.tif 000047
との間の関係を表すことができる。同様に、時間領域において、転送ノードは転送関数Δｔによって
【数４７】
0005514873.tif 000048
と
【数４８】
0005514873.tif 000049
との間に接続される。次の節では、これらの転送ノードのメッセージ受け渡し規則の詳細な説明に焦点をあてる。
【００８０】
換言すれば、ｙは受信されたシンボルであり、ｘは送信されたシンボルであり、ｈはチャネル係数であり、Δｆは隣接する副搬送波のチャネル係数間の関係である。
【００８１】
従来のパイロットを付加されたチャネル推定と比較して、チャネル推定及びデータ検出は共同で実行され、軟チャネル推定及びデータ検出を用いることができる。グラフベースの反復受信機（ＧＳＩＲ）の特性は、例えば、因子と交換されるメッセージがガウス変数として近似されることである。この場合、メッセージの平均値は硬推定値を表し、メッセージの分散は信頼性情報を表す。大きな分散を有するメッセージは、新たに生成されたメッセージにあまり寄与しない。
【００８２】
転送ノードΔを計算するために、誤り事象は主に自由成分による影響を受ける。自由成分は、チャネルの雑音特性及びフェージング特性と、推定誤りと、検出誤りとであり、これらは既知の概念によって考慮に入れられていない。既知の概念では、シンボルが不正確な大きな信頼性を有することが起こり得る。メッセージの信頼性は、分散の観点から楽観的となりすぎる場合がある。なぜなら、そのような既知の概念では、検出誤りの確率が考慮に入れられず、それによって、従来の方式が良好に機能する低速フェージングチャネルにおいて、グラフベースの反復受信機（ＧＳＩＲ）が性能劣化を被るためである。
【００８３】
低速フェージングにおける誤り伝播が、例えば図１７ａ及び図１７ｂに示されている。この例では、
【数４９】
0005514873.tif 000050
は時間インデックスｉにおけるチャネル係数の推定値を表し、
【数５０】
0005514873.tif 000051
は時間インデックスｉ＋１におけるチャネル係数の推定値を表す。信頼度が大きい場合、
【数５１】
0005514873.tif 000052
は小さく、低速フェージングの場合、
【数５２】
0005514873.tif 000053
は小さい。したがって、誤り伝播がより起こりやすい。
【００８４】
したがって、誤り伝播の効果が低減するように、付加的な分散
【数５３】
0005514873.tif 000054
を導入することができる（検出誤り係数）。これは図１８ａ及び図１８ｂに示されている。この例において、
【数５４】
0005514873.tif 000055
は、時間インデックスｉ＋１における、（考慮された）検出誤りを有するチャネル係数の推定値を表す。
【００８５】
検出誤りの発生をモデル化するために、誤り分散
【数５５】
0005514873.tif 000056
の選択が決定されることになる。例えば、固定分散、雑音レベル
【数５６】
0005514873.tif 000057
＝Ｎ０に従う分散、又は平均誤り確率Ｐｂに従う分散が設定される。平均誤り確率Ｐｂに従う分散の場合、誤り確率は、データシンボルの尤度比によって求めることができる。データシンボルは反復ターボ受信機において完全に入手可能である。
【００８６】
提案された概念を用いることによって、特に低速フェージング状態において性能を大幅に改善することができる。なぜならこの場合、ＧＩＳＲは深刻な性能劣化を被るためである。また、誤り伝播を軽減することによるロバスト性の改善も達成することができる。加えて、既知の解決法と比較して、必要とされる反復をより少なくすることができるので、より迅速な収束に達することができる。さらに、検出誤り分散（検出誤り係数）を計算することにより、低い追加の複雑度しか必要としなくてよい。
【００８７】
提案された概念は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭのための進化型の反復受信機及び干渉抑制のために用いることができる。
【００８８】
本発明の幾つかの実施形態は、説明された概念によるチャネル係数を推定する装置を有する受信機を備える無線通信システムに関する。
【００８９】
説明された概念の幾つかの態様は装置との関係で説明されたが、これらの態様は対応する方法の説明も表し、ここでブロック又はデバイスは方法ステップ又は方法ステップの特徴に対応することが明らかである。それに類似して、方法ステップとの関係で説明された態様も、対応する装置の対応するブロック又はアイテム又は特徴の記述を表す。
【００９０】
或る実施態様要件に依拠して、本発明の実施形態はハードウェア又はソフトウェアで実施することができる。実施態様は、電子的に読取り可能な制御信号が格納されたデジタルストレージ媒体、例えばフロッピー（登録商標）ディスク、ＤＶＤ、ブルーレイ、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、又はフラッシュメモリを用いて実行することができ、それらは、方法のそれぞれが実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと連携する（又は連携可能である）。したがって、デジタルストレージ媒体はコンピュータが読み取り可能とすることができる。
【００９１】
本発明による幾つかの実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つが実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと連携することができる電子的に読取り可能な制御信号を有するデータ担体を含む。
【００９２】
概して、本発明の実施形態は、プログラムコードを有するコンピュータプログラム製品として実装することができる。該プログラムコードは、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行されると、方法のうちの１つを実行するように動作可能である。プログラムコードは、例えば機械が読み取り可能な担体上に格納することができる。
【００９３】
他の実施形態は、機械が読み取り可能な担体上に格納された、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムを含む。
【００９４】
したがって、換言すれば、本発明の方法の一実施形態は、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。
【００９５】
したがって、本発明の方法の更なる実施形態は、データ担体（又はデジタルストレージ媒体若しくはコンピュータが読み取り可能な媒体）であって、該データ担体上に記録された、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムを含む、データ担体である。
【００９６】
したがって、本発明の方法の更なる実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムを表すデータストリーム又は信号シーケンスである。データストリーム又は信号シーケンスは、例えば、データ通信接続を介して、例えばインターネットを介して転送されるように構成することができる。
【００９７】
更なる実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するように構成された又は実行できるようにされた処理手段、例えばコンピュータ又はプログラム可能な論理デバイスを含む。
【００９８】
更なる実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムがインストールされたコンピュータを含む。
【００９９】
幾つかの実施形態では、プログラム可能な論理デバイス（例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ）を用いて、本明細書に記載された方法の機能のうちの幾つか又は全てを実行することができる。幾つかの実施形態では、フィールドプログラマブルゲートアレイが、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するためにマイクロプロセッサと連携することができる。概して、本方法は任意のハードウェア装置によって実行されることが好ましい。
【０１００】
上述した実施形態は、単に本発明の原理を例示するものである。本明細書に記載された構成及び詳細の変更及び変形は当業者には明らかであることが理解される。したがって、次の特許請求の範囲の範囲によってのみ制限され、本明細書における実施形態の記述及び説明のために提示された特定の詳細によって制限されるものではないことが意図される。
【図１ａ】
0005514873.tif 000104
【図１ｂ】
0005514873.tif 000105
【図２】
0005514873.tif 000106
【図３】
0005514873.tif 000107
【図４】
0005514873.tif 000108
【図５】
0005514873.tif 000109
【図６】
0005514873.tif 000110
【図７】
0005514873.tif 000111
【図８】
0005514873.tif 000112
【図９】
0005514873.tif 000113
【図１０】
0005514873.tif 000114
【図１１】
0005514873.tif 000115
【図１２】
0005514873.tif 000116
【図１３】
0005514873.tif 000117
【図１４】
0005514873.tif 000118
【図１５】
0005514873.tif 000119
【図１６】
0005514873.tif 000120
【図１７】
0005514873.tif 000121
【図１８】
0005514873.tif 000122